巷道爆破技术及应用.ppt

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1、巷道爆破设计与施工技术 GDUE邵 鹏 Prof.中国矿业大学力学与建筑工程学院深部岩土力学与地下工程国家重点实验室中国矿大爆破技术有限公司主 要 内 容1巷道爆破总体设计与施工2掏槽爆破设计3光面爆破设计与施工4国外巷道爆破技术新进展（一）爆破参数设计1、单位炸药消耗量q（1）普氏公式式中 q单位炸药消耗量，kg/m3;f岩石的坚固性系数；S断面，m2;k0爆力修 正系数，k0525/p，p为爆力。一、巷道爆破总体设计与施工（2）定额掘进断面积m2岩石普氏坚固性系数f23468101214152041.231.772.482.963.36461.051.502.152.642.93680.8

2、91.281.892.332.598100.781.121.692.042.3210120.721.011.5l1.902.1012150.660.921.361.781.9715200.640.901.3l1.671.85200.600.861.261.621.80一、巷道爆破总体设计与施工（3）每循环总药量Q式中 S巷道掘进断面，m2；l炮眼深度,m；炮眼利用率。一、巷道爆破总体设计与施工药量分配原则药量分配原则：掏槽爆破条件最困难，分配较多；崩落限分配较少；在周边眼中，底眼分配药量最多，帮眼次之，顶眼最少。围岩类别炮眼名称、掏槽眼辅助眼周边眼0.50.40.40.550.450.450.

3、600.500.550.650.800.550.700.600.75装药系数装药系数 值值一、巷道爆破总体设计与施工2、炮眼直径 主要考虑断面大小、炸药性能和钻眼速度来确定炮眼直径。目前我国多用3545 mm的炮眼直径。3、炮眼深度 小断面平巷多为1.52.5m。中等断面以上台车凿岩，眼深可增至33.5m。一、巷道爆破总体设计与施工炮眼深度计算方法：式中 lb 炮眼深度，m；L 施工长度，m；t 规定完成巷道掘进任务的时间，月；nm 每月工作日数；nt 每日工作班数；nc 每班循环数；炮眼利用率。一、巷道爆破总体设计与施工4、炮眼数目式中，N为炮眼数目，个；f为岩石坚固性系数；S为掘进断面，m

4、2。5、炮眼利用率 一般为0.850.95。炮眼量岩石等级 开挖面积4679 1012 1315 4043软石（）次坚石（）坚石（）特坚石（）1013 1116 1218 1825 1516 160 1724 2833 1719 1825 2130 3742 2024 2330 2735 4368 7590 80100炮眼数量参考值炮眼数量参考值 一、巷道爆破总体设计与施工（二）炮眼布置1、对炮眼布置的要求 （1）有较高的炮眼利用率；（2）先爆炮眼不破坏后爆炮眼；（3）爆破块度均匀，大块率少；（4）爆堆集中，飞石距离小；（5）爆后断面要求，壁面平整、围岩稳定。一、巷道爆破总体设计与施工2、炮眼

5、布置的方法和原则（1）工作面上各类炮眼布置是“抓两头、带中间”。（2）掏槽眼布置在断面中央偏下，并考虑崩落眼布置较均匀。（3）周边眼布在断面轮廓线上，相互平行，眼底在同一平面。（4）布置好周边眼和掏槽眼后，布置崩落眼。崩落眼以槽腔为自由面而层层布置，均匀分布在被爆岩体上，调整好最小抵抗线和邻近系数。一、巷道爆破总体设计与施工盘江集团山脚树矿皮带斜井一、巷道爆破总体设计与施工（三）装药结构连续装药连续装药间隔装药间隔装药耦合装药耦合装药不耦合装药不耦合装药正向起爆装药正向起爆装药反向起爆装药反向起爆装药炮孔的填塞炮孔的填塞一、巷道爆破总体设计与施工（四）爆破说明书和爆破图表 爆破说明书的主要内容

6、包括：（1）爆破工程的原始资料。（2）选用的钻眼爆破器材。（3）爆破参数计算。掏槽方式和参数，光爆参数，崩落眼参数；（4）爆破网路的计算和设计；（5）爆破安全措施。一、巷道爆破总体设计与施工爆破图表主要包括：炮眼布置图和装药结构图；炮眼布置参数和装药参数的表格；预期的爆破效果和经济指标。一、巷道爆破总体设计与施工黄泥水炮泥炸药一、巷道爆破总体设计与施工一、巷道爆破总体设计与施工（五）巷道爆破施工方法1、一般方法 （1）全断面一次爆破 （2）台阶爆破一、巷道爆破总体设计与施工2、高应力岩体爆破问题 一、巷道爆破总体设计与施工高应力岩体的特点 震动敏感性，触发岩爆。减震方法：减小最大一响药量；多向

7、聚能爆破技术。一、巷道爆破总体设计与施工3、大断面巷道爆破施工问题 全断面一次起爆问题减震问题双掏槽爆破技术鲁能菏泽煤电公司彭庄矿一、巷道爆破总体设计与施工多向聚能装药断面示意图 聚能装药爆炸后作用过程示意图 1-V型锥；2-成型装置；3-炸药；4-聚能穴；5-爆轰产物4、多向聚能切割爆破新技术一、巷道爆破总体设计与施工常规掏槽爆破破裂模式 数值模拟一、巷道爆破总体设计与施工多向聚能掏槽爆破破裂模式 一、巷道爆破总体设计与施工常规崩落眼爆破多向聚能崩落眼爆破一、巷道爆破总体设计与施工实验验证 一、巷道爆破总体设计与施工 圆柱装药爆破 多向聚能爆破一、巷道爆破总体设计与施工 Experiment

8、al results of blasting craters炮孔深度（cm）残留深度（cm）漏斗可见深度（cm）底面近似半径（cm）底面积（cm2）漏斗体积（cm3）A孔2016415706.8942.5B孔201010262123.77078.8C孔20164181017.81357.1D孔20119251963.45890.3注：A、C炮孔为普通爆破，B、D炮孔为多向聚能爆破。一、巷道爆破总体设计与施工 圆柱装药爆破多向聚能爆破一、巷道爆破总体设计与施工 垂向（X）径向（Y）炮眼最大值（cm/s）时刻（ms）主频（Hz）最大值（mm/s）时刻（ms）主频（Hz）A眼1.58834.8041

9、6.74.36251.60178.6B眼1.151106.80208.33.56258.6092.6C眼2.30042.80277.85.05355.40156.2D眼1.32253.40250.04.331113.20125.0 Experimental results of blasting vibration一、巷道爆破总体设计与施工改进：（一）掏槽爆破的重要意义二、掏槽爆破设计炮孔深度岩石夹制力（二）掏槽方式的选择二、掏槽爆破设计1、斜眼掏槽(1)单向掏槽 1、由数个炮眼向同一方向倾斜组成。2、适用于中硬（f 4）以下具有层、节理或软夹层的岩层中。(2)锥形掏槽 1、锥形掏槽适用于f8

10、的坚韧岩石。2、其掏槽效果较好，但钻眼困难，主要用于井筒掘进。二、掏槽爆破设计（3）楔形掏槽 1、一般为24对对称的相向倾斜的炮眼组成。2、适用于各种岩层，特别是中硬以上的稳定岩层。二、掏槽爆破设计岩石坚固性系数f炮眼与工作面夹角(。)两排炮眼眼口距离(m)炮眼数目2675700.60.546870650.50.44681065630.40.356101263600.350.306121660580.300.206162058550.2068楔形掏槽的主要参数二、掏槽爆破设计（4）扇形掏槽 1、扇形掏槽各糟眼的角度和深度不同。2、主要适用于煤层、半煤岩或有软夹层的岩石中。二、掏槽爆破设计2、直

11、眼掏槽（1）缝隙掏槽或龟裂掏槽 二、掏槽爆破设计（2）角柱状掏槽 二、掏槽爆破设计（3）螺旋掏槽 二、掏槽爆破设计（4）双螺旋构槽 二、掏槽爆破设计（一）光面爆破原理三、光面爆破设计与施工1、应力波叠加原理2、爆生气体作用原理3、应力波与爆生气体共同作用原理三、光面爆破设计与施工dc（二）光面爆破参数1、不耦合系数式中，db为炮孔直径；dc为装药直径。实践证明：K=1.54时，光面爆破效果最好；多用 K=1.52.0。db三、光面爆破设计与施工2、炮眼间距 1）按应力波干涉 设作用于炮眼壁上的初始应力峰值为p2，则在相邻装药连线中点上产生的最大拉应力为：令=t,则 2）按应力波和爆生气体共同作

12、用理论 3）经验公式：R=（1020）db三、光面爆破设计与施工3）最小抵抗线 W=(11.25)a4）起爆时差 小于0.1s。三、光面爆破设计与施工光面爆破一般参考数值岩石岩石类别类别炮眼炮眼间间距距a（cm）抵抗抵抗线线W(cm)密集系数密集系数(n=a/W)装装药药集中度集中度(kg/m)硬岩中硬岩软岩5570456535506080608040600.71.00.71.00.50.80.300.350.200.300.070.12适用于炮眼深度1.03.5m，炮眼直径4050mm，药卷直径2025mm。三、光面爆破设计与施工（三）光面爆破施工 1、光面爆破质量标准 （1）周边眼半眼痕率

13、不小于50；（2）超挖尺寸不得大于150mm，欠挖不得超过质量标准规定；（3）岩石上应有明显的炮震裂缝。三、光面爆破设计与施工2、钻眼的要求 要达到钻眼的“平、直、齐、准”：（1）所有周边眼应彼此平行。（2）各炮眼均应垂直于工作面。（3）如果工作面不齐，应按实际情况调整炮眼深度及装药量，力求所有炮眼底落在同一个横断面上。（4）开眼位置要准确，偏差值不大于30 mm。三、光面爆破设计与施工三、光面爆破设计与施工预留光爆层分次爆破全断面一次爆破3、施工方法 三、光面爆破设计与施工（四）提高光爆效果的方法 1、切槽爆破 采用刻槽钻头钻带槽炮孔，槽深度37mm。三、光面爆破设计与施工2、切缝药包爆破

14、将炸药装入带对称切缝的PVC管中进行周边眼爆破。三、光面爆破设计与施工3、双侧面聚能爆破双侧聚能装药断面示意图 双侧聚能装药爆炸过程示意图 1-V型锥；2-成型装置；3-炸药；4-聚能穴；5-爆轰产物三、光面爆破设计与施工（一）起爆器材 电子雷管起爆系统系统组成 数字电子雷管 编码器 起爆器可实现以1ms差从1ms到8000ms全部编程，精度小于1ms。四、国外巷道爆破技术新进展（二）装药技术1、装药器 四、国外巷道爆破技术新进展2、装药机 四、国外巷道爆破技术新进展（三）连续钻爆技术1、Foster-Miller（IDLS）系统 是钻孔-装药-爆破一体化系统。包括常规钻孔设备和可泵炸药。Pe

15、terson（密苏里大学）：采用螺旋形的炮孔组，把装药能量 及产生的飞石导向巷道侧壁。四、国外巷道爆破技术新进展2、ADBS系统 Machine-Design-Engineers系统，简称ADBS（自动化钻爆系统）。ADBS甚至有比IDLS还更小的每孔装药量（在0.9m长的孔内装药少于100g低装药密度），常用的孔径10 mm。ADBS机组凿岩机、装药管道和引爆设备统统组合在液压臂上的一个圆筒体内。经过旋转去对准炮孔执行每一相继的钻孔、装药和放炮功能。四、国外巷道爆破技术新进展（四）CFI 破碎技术四、国外巷道爆破技术新进展（五）CARDOX 爆破技术四、国外巷道爆破技术新进展Thank You for Your Attention!GDUE